ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ СОГЛАСОВАННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕТОНАЦИИ ТВЕРДОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА С ИНЕРТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ НА ДИФФУЗНОЙ ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА
M. Yu1,2, Z.-B. Ma3
1Center for Applied Physics and Technology, College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China
yu_ming@iapcm.ac.cn
2National Key Laboratory for Computational Physics, Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100083, P. R. China
3Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, P. R. China
Ключевые слова: модель диффузной границы контакта, детонация в твердом взрывчатом веществе, модель многофазного потока, термическая неравновесность, термодинамическая согласованность
Страницы: 86-103
Аннотация
Предложена улучшенная модель диффузной границы раздела, описывающая взаимодействие детонации твердого взрывчатого вещества и сжимаемых инертных материалов. Химический процесс упрощен, поскольку твердофазный реагент превращается в газофазный продукт. Таким образом, считается, что смесь в контрольном объеме состоит из трех компонентов: твердофазный реагент (взрывчатое вещество), газофазный продукт и инертный материал. Из-за различия термодинамических свойств предполагается, что три компонента находятся в механическом равновесии и термически неравновесном состоянии. Уравнение изменения объемной доли каждого компонента выводится из условия производства энтропии и условия равенства давлений в компонентах. В модель также добавлено уравнение для давления смеси. Таким образом, модель диффузной границы раздела включает в себя следующие основные уравнения: сохранения массы каждого компонента, сохранения импульса и полной энергии смеси, изменения объемной доли каждого компонента, изменения давления смеси. Важными характеристиками предлагаемой модели являются одновременный учет массопереноса в химической реакции и теплообмена в условиях тепловой неравновесности, а также прямой расчет зависимости давления от времени. Предлагаемая модель обладает термодинамической согласованностью, что позволяет эффективно устранять нефизические колебания вблизи границы раздела. Между тем она может применяться к произвольным выражениям уравнения состояния, учитывать любое количество инертных материалов, а также использоваться для расчетов в условиях большего отношения плотностей на границе раздела материалов.
DOI: 10.15372/FGV20220109 |
